JPH0366477A - 表面硬化用肉盛溶接材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プラズマアーク溶接に用いる肉盛溶接材中の
炭化物等を微粒化した表面硬化用肉盛溶接材に関する。

（従来の技術） プラズマアークによって合金粉末と炭化物を肉盛溶接す
る方法が知られている。この肉盛溶接によって、例えば
、バルブ、パイプ、ロール等の加工部材に所定の肉盛材
を溶接することで、加工部材表面の耐摩耗性、耐熱性、
耐食性等を改善する。

このプラズマ肉盛溶接方法は、プラズマアーク中に加工
部材に肉盛される合金粉末と炭化物を供給し、この混合
粉末を溶解して該加工部材の表面に導き、所定の肉盛を
行なうものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の肉盛溶接方法は、プラ
ズマアーク中に溶接肉盛材が粉末として供給されるとき
炭化物が未溶解のままで存在して充分に微粒化しないこ
と等の理由により、溶接肉盛材の溶接性や靭性、耐摩耗
性が充分でないという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、従来の方法による肉
盛層の炭化物等の粒子を微細化し、肉盛溶接材の溶接性
、靭性、耐摩耗性等を向上させることにある。

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するための本発明の第１の発明の表面硬
化用肉盛溶接材の製造方法は、プラズマアークの中に合
金粉末と硬質粒子を供給して溶解された合金を肉盛し、
この肉盛材を粉砕した後再度プラズマアーク中に供給し
て溶解された合金を肉盛し、この肉盛層中の硬質粒子を
微細分散化することを特徴とする。

本発明の第２の発明の表面硬化処理品は、前述した第１
の発明の製造方法を用いて炭化物粒子が微細分散化され
た表面硬化用肉盛溶接材を肉盛したことを特徴とする。

本発明に用いる合金粉末は、ハステロイＣ，ステライト
、ナイモニツク、Ｎｉ粉末等を適用することができる。

また、硬質粒子としては、ＮｂＣ。

ＴａＣ，ＴｉＣ，ＷＣ，ＶＣ等の炭化物、ＴｉＮ。

ＢＮ等の窒化物、Ａｌ２ｍ　Ｏｓ　、ＺｒＯ＊等の酸化
物を適用することができる。

本発明の製造方法では、プラズマアークにょる溶解、粉
砕をした後、再′びプラズマアーク溶解を繰り返すもの
であるが、プラズマアーク溶解の繰り返し回数は制限さ
れるものではない。

（実施例） 本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

まず、本発明の実施例に用いたプラズマ肉盛溶接装置に
ついて説明する。第３図に示すように、プラズマ装置１
０は、その中心部にタングステン電極１２を備え、この
電極１２の外側にトーチ内筒１４およびトーチ外筒１６
がそれぞれ所定の距離を隔てて同軸的に配設されている
。そして電極１２とトーチ内筒１４との間およびトーチ
内筒１４とトーチ外筒１６との間に環状の通路１８．２
０が形成されている。

プラズマガス供給装置２４から配管２２を介して接続さ
れる通路１８にアルゴンガス等のプラズマガスが供給さ
れる。この通路１８内に供給されたプラズマガスはトー
チ内筒１４の先端に設けられたノズル３０から外部に噴
出させられる。

搬送ガス供給装置３４から配管３２を介して接続される
通路２０は、その途中の配管３２にパウダ供給装置３６
が接続されて、そのパウダ供給装置３６から所定の混合
粉末が供給される。すなわち配管３２から所定の混合粉
末を含んだ搬送ガスが通路２０に供給され、トーチ外筒
１６のノズル３８から外部に噴出される。また搬送ガス
としては、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガス
を用いる。

トーチ内筒１４およびトーチ外筒１６のノズル３０．３
８にはそれぞれ冷却水通路４０．４２が配設されて、両
ノズル３０．３８が冷却されるようになっている。また
トーチ外筒１６の先端部には、シールドガス供給装置４
４から配管４６を介してアルゴンガス、ヘリウムガス等
のシールドガスが供給されるようになっており、そのシ
ールドガスをトーチ１０の軸心方向にほぼ円筒状に吹き
出すことにより、溶接部がシールドされる。

そして前述の如く構成されたトーチ１０の電極１２とト
ーチ内筒１４との間にパイロット電源４８から所定のパ
イロット電流が供給される。電極１２と肉盛溶接を施す
べき加工部材、この場合エロンゲータプラグ５４との間
にはメイン電源５゜から所定の溶接電流が供給される。

電極１２とトーチ内筒１４との間には、パイロット電源
４８と並列に高周波発振器５２が介挿される。

肉盛溶接時、まずパイロット電源４８からパイロット電
流を供給し、電極１２の先端とトーチ内筒１４のノズル
３０との間にパイロットアークを発生させると同時に、
プラズマガス供給装置に２４から環状通路１８内にプラ
ズマガスを供給する。

これにより電極１２の先端にプラズマアークが形成され
る。このプラズマアークは高周波発振器５２から供給さ
れる高周波電流に同期して発生される。

その後、電極１２とパルプ５４との間にメイン電源５０
から溶接電流を供給し、バルブ５４の溶接部５８に所定
の肉盛溶接を施す。この場合のタイムチャートは第４図
に示す如くである。

すなわち、まず溶接電流を通電してトーチｌ。

内に形成されるプラズマアークをエロンゲータプラグ５
４に移行させ、その後時間ｔ、経過後に搬送ガス供給装
置３４およびパウダ供給装置３６から所定の混合粉末を
含む搬送ガスを通路２０に供給し、ノズル３８から噴出
させる。この噴出された混合粉末はプラズマアークによ
って溶解され、エロンゲータプラグ５４の表面に肉盛溶
接される。

５８は肉盛溶接部を示している。

次に肉盛溶接部５８に肉盛材を粉砕した後、これを分級
し、所定範囲の粒径なもつ粉末を再度パウダ供給装置３
６に供給する。これは、過度に細粒のものであると粉末
が目詰りを起すのでこのような事態を防止するために分
級する。そして、再び同様の操作によりノズル３８から
溶融液を噴出し、エロンゲータプラグ５４の表面に肉盛
溶接させる。

このようにして得られた肉盛溶接部５８の溶接材につい
て硬さ試験を行なった。その結果は第１表に示すとおり
であった。

なお、粉末の混合割合は合金粉末、硬質粒子それぞれ５
０ｖｏｆ２％であった。また、比較例はプラズマアーク
溶接を１回のみ行なった場合の結果を示す。ここに、硬
さ試験のうちビッカース硬さ試験は、実施例においては
肉盛組織全体で行ない、比較例においてはメタルマトリ
ックス部において行なった。

（以下、余白、） 第１表に示されるように、ロックウェル硬さ（Ｈｒｃ）
については、比較例よりも実施例の方が値が低くなって
おり、ビッカース硬さ（Ｈｍｖ）については比較例より
も実施例の方が値が微細組織レベルで均一に向上し、溶
接性が高くなっている。このことから、実施例は、比較
例に比べ靭性および耐摩耗性に優れていることが判明し
た。

ハステロイＣとＮｂＣの混合粉末を適用した場合の溶接
材について光学顕微鏡による観察を行なった。その結果
は第１図、第２図に示すとおりであった。

第１図および第２図において、第１図は本発明の実施例
による肉盛溶接材の金属組織を表わす写真であり、第２
図はプラズマアーク溶接を１回のみ行なった場合の比較
例による肉盛溶接材の金属組織を表わす写真である。

第１図および第２図において（Ａ）は倍率１００倍を示
し、（Ｂ）は倍率４００倍のものを示す。

第１図と第２図を対比すると、比較例に比べ実施例では
炭化物の微粒子が極めて微細化しかつ分数比している様
子が解る。

ここに、第１図のものは炭化物の晶出反応によって炭化
物粒子が微細分散化したものと考えられる。

３０．３８・・・ノズル、 ５８　　　・・・肉盛溶接部。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の表面硬化用肉盛溶接材の
製造方法によれば、その肉盛材中の硬質粒子を微細分散
化することができるため、硬質粒子を微細分散化した肉
盛溶接材は、溶接性、肉盛性、靭性、耐摩耗性、加工性
の良好な特性を有するという効果がある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラズマアークの中に合金粉末と硬質粒子を供給
   して溶解された合金を肉盛し、この肉盛材を粉砕した後
   再度プラズマアーク中に供給して溶解された合金を肉盛
   し、この肉盛層中の硬質粒子を微細分散化することを特
   徴とする表面硬化用肉盛溶接材の製造方法。（２）請求
   項１に記載の製造方法を用いて肉盛したことを特徴とす
   る表面硬化処理品。